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不銹鋼管（φ133×10 mm）45°固定對(duì)接時(shí)，不銹鋼管的焊接位置介于水平固定管和垂直固定管之間，沒有真正意義上的平、立、仰焊位置，施焊時(shí)始終在不銹鋼管傾斜位置進(jìn)行，因而增加了操作難度。混合氣實(shí)心焊絲小電流時(shí)熔深較淺，容易形成夾雜和點(diǎn)狀缺陷，電流過大時(shí)成形難以控制。針對(duì)如何提高外觀成形和內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，著重介紹焊接規(guī)范、角度和擺動(dòng)方法、層間布置和焊接技巧，在培訓(xùn)教學(xué)和生產(chǎn)實(shí)踐中具有指導(dǎo)作用。

混合氣實(shí)心焊絲45°管對(duì)接無論是在操作取證中還是職業(yè)技能競(jìng)賽中都是操作難度較大的項(xiàng)目，練習(xí)時(shí)需投入大量時(shí)間與經(jīng)歷。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)研究武船重工得出了一套行之有效的焊接操作方法。

1焊前準(zhǔn)備

（1）焊機(jī)：北京現(xiàn)代TIME DIGITAL TDN 4000。

（2）焊材：大西洋ER50-6、φ1.2 mm。混合氣：φ（CO2）18%+φ（Ar）82%。

（3）試件材質(zhì)規(guī)格：Q235，φ133 mm×125 mm×10 mm，坡口角度30°±1°。

（4）工具：角磨機(jī)、鋼尺、組對(duì)工裝、錘子、宰子、扳手、勞動(dòng)防護(hù)用品。

2設(shè)備檢查

檢查CO2氣體保護(hù)焊機(jī)各控制開關(guān)是否完好、焊線接頭是否牢固、送絲機(jī)構(gòu)送絲是否通暢、送絲輪和壓絲輪上是否有雜質(zhì)、焊器導(dǎo)電嘴是否同心、氣路是否通暢、流量計(jì)的加熱裝置是否完好有效。

3焊前打磨

不銹鋼管坡口及正反面20 mm內(nèi)區(qū)域打磨出金屬光澤，最后打磨出寬1 mm的鈍邊，低于1 mm時(shí)易產(chǎn)生燒穿缺陷，高于1 mm時(shí)易產(chǎn)生未焊透缺陷，鈍邊厚度對(duì)焊縫質(zhì)量和反面成形影響較大。打磨順序：試管坡口面→外壁面→內(nèi)壁面→鈍邊（避免打磨的毛刺影響組對(duì)精度）。焊接參數(shù)如表1所示。

有無收弧：焊接時(shí)始終使用無收弧。

（2）氣體流量：根據(jù)施焊環(huán)境來選擇，室內(nèi)為15~20 L/min。

（3）提前送氣：防止起弧時(shí)沒有氣體保護(hù)產(chǎn)生氣孔。

（4）電弧軟硬：影響熔池流動(dòng)性和焊縫成形。此值越大，電弧越硬，流動(dòng)越差，易產(chǎn)生夾雜；此值越小，電弧沒有挺度，流動(dòng)性越好，易產(chǎn)生焊瘤，根據(jù)焊接層道進(jìn)行微調(diào)。

（5）延后送氣：收弧后保護(hù)熔池不受外界空氣影響。

（6）干伸長(zhǎng)度：過長(zhǎng)時(shí)保護(hù)不良容易產(chǎn)生氣孔，過小時(shí)容易附著飛濺并影響視線。

4組對(duì)與裝夾

試件組對(duì)精度決定焊縫的寬窄差，因此保證組對(duì)精度是組對(duì)的關(guān)鍵所在。試管使用垂直組對(duì)法進(jìn)行組對(duì)，該方法的優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)不銹鋼管輕微錯(cuò)邊時(shí)，可將試管平移分?jǐn)傚e(cuò)邊量。為保證試管間隙，中間放上U型φ3.2焊條的焊芯。為防止第一點(diǎn)固定焊的收縮變形，先使用過橋焊的方法點(diǎn)焊（在坡口中間位置不要傷到坡口根部，坡口上下連接即可）；支撐焊在2點(diǎn)鐘位置，所有固定焊長(zhǎng)度控制在20 mm，使用回焊法收弧；第一點(diǎn)定位焊在9點(diǎn)鐘位置，使用右焊法；為保證點(diǎn)焊背面紋路方向與打底背面紋路方向一致；第二點(diǎn)定位焊3點(diǎn)鐘位置，使用左焊法；第三點(diǎn)定位焊點(diǎn)在12點(diǎn)鐘位置（見圖1）。使用角向砂輪機(jī)在定位焊根部打磨出緩坡，避免接頭出現(xiàn)未熔合[1]。注意：打磨時(shí)固定好管件，電動(dòng)砂輪機(jī)砂輪片要與坡口間隙成一定傾角，防止砂輪片嵌進(jìn)坡口里砂輪機(jī)彈出傷人）。試件朝下進(jìn)行裝夾，使平焊位置視線較好。用大力鉗夾在下管口12點(diǎn)位置，手臂可放在大力鉗上起到穩(wěn)定身體和支撐焊器的作用。

根據(jù)個(gè)人蹲下時(shí)視線的高度來決定裝夾高度，焊縫中心3點(diǎn)鐘位置與蹲下時(shí)視線平齊，工件高度約為70~90 cm。

5打底層

從6點(diǎn)鐘位置至12點(diǎn)鐘位置分為左右兩個(gè)半圈進(jìn)行施焊，焊前清理干凈套筒噴嘴，焊絲剪成斜口使起弧更穩(wěn)定，調(diào)節(jié)參數(shù)時(shí)電壓應(yīng)偏小、電弧偏硬，有利于仰焊背面成形。先焊接逆時(shí)針方向，左手扶著焊器的鵝頸部位，手臂依靠著大力鉗做支撐，從仰焊位置中心前10 mm處上坡口引燃電弧后向下擺動(dòng)，使上下坡口根部熔化形成熔池，控制熔孔直徑較根部間隙大0.5~1 mm[2]，焊器擺動(dòng)時(shí)焊絲端頭不能離開液態(tài)熔池區(qū)域，避免穿絲形成的未熔合、縮孔，若有穿絲情況應(yīng)立刻停止焊接，打磨處理缺陷后重新起弧焊接。仰焊位置（5~7點(diǎn)鐘）應(yīng)注意鐵水受重力的影響，打底焊縫背面仰焊位置容易出現(xiàn)內(nèi)凹，所以在熔化坡口的同時(shí)盡量減小擺動(dòng)寬度，向焊縫背面做反月牙形運(yùn)條方法，利用電弧推力將鐵水推到焊縫背面（見圖2）。與9點(diǎn)鐘定位焊接頭時(shí)，要在定位焊中間處熄弧，然后快速站起，從弧坑處起弧繼續(xù)焊接至12點(diǎn)鐘位置。平焊位置（10~2點(diǎn)鐘）為防止背面形成焊瘤，應(yīng)適當(dāng)增加擺動(dòng)寬度，約為坡口的1/2（見圖3）。焊接完逆時(shí)針半圈后，6點(diǎn)和12點(diǎn)鐘起弧和收弧接頭打磨出斜坡，再開始焊接順時(shí)針方向，焊接時(shí)左手拇指支撐焊器，食指和中指靠在不銹鋼管上面進(jìn)行支撐，從打磨出的斜坡前5 mm處起弧，擺動(dòng)方法與逆時(shí)針一致，打底結(jié)束后清理干凈氧化硅和飛濺。

焊器與管壁角度：焊器擺動(dòng)到上坡口與管壁成70°夾角，擺動(dòng)到下坡口垂直于管壁（見圖4）；焊器與水平面角度：下半圈6~9點(diǎn)鐘方向焊器與水平面成-30°、10°、20°的夾角，上半圈9~12點(diǎn)鐘方向焊器與水平面成20°、40°、90°夾角（見圖5）。焊器角度要隨著焊接位置的不同進(jìn)行改變，改變時(shí)應(yīng)平穩(wěn)，幅度均勻。

6填充層

為保證填充層內(nèi)部質(zhì)量，焊接參數(shù)不應(yīng)過小，電壓偏大電弧偏軟，有利于焊渣溢出，平焊和仰焊位置單層填充量大時(shí)容易引起夾雜等缺陷，所以分為兩層進(jìn)行填充，立焊渣容易溢出，填充一層即可.

6.1第一層填充

使用選擇性填充的方法填充第一層。平爬位置（2~10點(diǎn)鐘）和仰爬位置（4~8點(diǎn)鐘）的填充厚度小于等于3 mm。在焊縫與上管坡口的夾溝處起弧，形成熔池后快速擺動(dòng)到下管夾溝收弧。第一層填充要薄，擺動(dòng)速度和重新起弧速度要快。焊器角度：下半圈6~7點(diǎn)鐘、7~8點(diǎn)鐘方向，焊器角度與水平面的夾角為-45°、0°；6~4點(diǎn)鐘同理。上半圈2~11點(diǎn)鐘位置，上半圈10~11點(diǎn)鐘、11~12點(diǎn)鐘方向與焊器角度水平面的夾角45°、100°，2~12點(diǎn)鐘同理，如圖7所示。2點(diǎn)、10點(diǎn)鐘起弧位置應(yīng)打磨成緩坡，其余位置去除表面氧化硅即可進(jìn)行第二層填充。

6.2第二層填充

焊縫分左右兩個(gè)半圈一次焊接完成，先焊接左半邊，從5∶30位置開始起弧，從焊縫和上坡口的夾角處起弧，熔池?cái)傞_后往斜上擺動(dòng)，熔池上邊緣距離上坡口邊緣1 mm的位置再擺動(dòng)到上一道焊縫和下坡口的夾角處，等待熔池下邊緣距離下坡口邊緣1 mm的位置回到中間收弧（見圖8），人從蹲姿慢慢站起，要能觀察到半圈焊縫，起弧點(diǎn)和收弧點(diǎn)打磨成斜坡。填充完后能得到反凹光滑的焊縫，注意不能破壞坡口邊緣。第二層填充8~10點(diǎn)鐘、4~2點(diǎn)鐘立焊位置，焊器角度水平面的夾角20°，其余與第一層填充角度相同。

層間打磨：打磨焊縫兩邊夾溝缺陷，中間平滑過渡，打磨時(shí)夾角處不能是直角，易出現(xiàn)夾雜，磨片應(yīng)傾斜于焊縫打磨出圓滑過渡，填充完成后焊縫距離表面1 mm，打磨后2 mm，如圖9所示。

7蓋面

蓋面電流太大會(huì)使焊縫成形難以控制，焊接電流過小會(huì)影響內(nèi)部質(zhì)量，參數(shù)應(yīng)調(diào)節(jié)到起弧后迅速形成熔池鐵水，流動(dòng)性好，易于控制。蓋面要點(diǎn)：焊器角度、起弧位置、熔池形狀、熔池溫度。先焊接左半邊，從5∶30處開始起弧，從距坡口邊緣線2 mm處起弧形成熔池后擺動(dòng)到上坡口邊緣，當(dāng)熔池蓋過坡口1 mm后，再斜C字形擺動(dòng)到下坡口邊緣，當(dāng)熔池蓋過坡口1 mm后，往焊縫中心約2 mm收弧，此時(shí)熔池呈暗紅色，有利于引弧，快速焊接第二片熔池，采用相同的擺動(dòng)方法焊接到12點(diǎn)收弧處熄弧，每次熄弧后焊器角度逐漸變化，焊接時(shí)應(yīng)保證每一片熔池的斜拉角度水平或接近水平，熔池形狀和大小要保持相同，且每一片熔池與熔池之間的間距，才能得到均勻美觀的焊縫[3]。

蓋面接頭方法：6點(diǎn)鐘仰焊部位接頭先焊半圈起弧，在寬度方向1/3處起弧形成一片熔池，再在2/3處形成一片熔池，然后正常焊接（見圖10），后焊半圈接頭時(shí)用槽宰宰成斜C字形，前幾片焊接時(shí)停頓時(shí)間要短（見圖11），與平焊接頭還剩一個(gè)倒三角區(qū)域未蓋時(shí)，熔池?cái)[動(dòng)到寬度方向2/3處收弧，最后一片在1/3處起弧形成熔池馬上收弧（見圖12），可避免缺陷，接頭成形優(yōu)良（見圖13）。

8焊縫內(nèi)部質(zhì)量分析

通過大量X光拍片和探傷無損檢測(cè)方法，仰焊和平焊位置容易出現(xiàn)點(diǎn)狀缺陷（見圖14），形成原因?yàn)椋?/span>

（1）焊接前導(dǎo)電嘴套筒未清理干凈，焊接時(shí)飛濺被帶進(jìn)焊縫[4-5]，形成夾雜。

（2）焊接規(guī)范選用不當(dāng)或不匹配；單層填充量過大，電弧未熔化到根部；層間未清理干凈夾溝或氧化硅。

（3）打磨時(shí)磨出的夾溝是直角，再次焊接時(shí)容易夾渣。

（4）熄弧后停頓時(shí)間過長(zhǎng)導(dǎo)致熔池溫度過低，重新起弧時(shí)彈絲或起弧位置不對(duì)，焊絲打在熔池邊緣的氧化硅上，未接觸到焊縫金屬,導(dǎo)致沒引燃電弧。

9結(jié)論

不銹鋼管焊接時(shí)起弧熄弧位置、擺動(dòng)方法、焊接節(jié)奏、層間布置以及打磨、參數(shù)的選擇、接頭方法對(duì)焊縫內(nèi)部質(zhì)量和外觀成形起到了關(guān)鍵作用。優(yōu)化后進(jìn)行施焊，能夠得到紋路均勻整齊、高低寬窄一致的焊縫，并能保證焊縫X光射線一級(jí)片率達(dá)到95%以上，如圖15所示。